Hyrwyddodd ysgythru gwlyb cynnar ddatblygiad prosesau glanhau neu ludw. Heddiw, mae ysgythru sych gan ddefnyddio plasma wedi dod yn brif ffrwd.proses ysgythruMae plasma yn cynnwys electronau, cationau a radicalau. Mae'r egni a roddir ar y plasma yn achosi i electronau mwyaf allanol y nwy ffynhonnell mewn cyflwr niwtral gael eu tynnu i ffwrdd, gan drawsnewid yr electronau hyn yn gationau.
Yn ogystal, gellir tynnu atomau amherffaith mewn moleciwlau i ffwrdd trwy gymhwyso egni i ffurfio radicalau niwtral yn drydanol. Mae ysgythru sych yn defnyddio cationau a radicalau sy'n ffurfio plasma, lle mae cationau yn anisotropig (addas ar gyfer ysgythru i gyfeiriad penodol) a radicalau yn isotropig (addas ar gyfer ysgythru i bob cyfeiriad). Mae nifer y radicalau yn llawer mwy na nifer y cationau. Yn yr achos hwn, dylai ysgythru sych fod yn isotropig fel ysgythru gwlyb.
Fodd bynnag, ysgythru anisotropig ysgythru sych sy'n gwneud cylchedau ultra-miniatureiddiedig yn bosibl. Beth yw'r rheswm am hyn? Yn ogystal, mae cyflymder ysgythru cationau a radicalau yn araf iawn. Felly sut allwn ni gymhwyso dulliau ysgythru plasma i gynhyrchu màs yn wyneb y diffyg hwn?
1. Cymhareb Agwedd (A/R)
Ffigur 1. Cysyniad y gymhareb agwedd ac effaith cynnydd technolegol arno
Cymhareb Agwedd yw'r gymhareb rhwng lled llorweddol ac uchder fertigol (h.y., uchder wedi'i rannu â lled). Po leiaf yw dimensiwn critigol (CD) y gylched, y mwyaf yw gwerth y gymhareb agwedd. Hynny yw, gan dybio gwerth cymhareb agwedd o 10 a lled o 10nm, dylai uchder y twll a ddrilir yn ystod y broses ysgythru fod yn 100nm. Felly, ar gyfer cynhyrchion cenhedlaeth nesaf sydd angen ultra-miniaturization (2D) neu ddwysedd uchel (3D), mae angen gwerthoedd cymhareb agwedd eithriadol o uchel i sicrhau y gall cationau dreiddio'r ffilm waelod yn ystod ysgythru.
Er mwyn cyflawni technoleg ultra-miniatureiddio gyda dimensiwn critigol o lai na 10nm mewn cynhyrchion 2D, dylid cynnal gwerth cymhareb agwedd cynhwysydd cof mynediad ar hap deinamig (DRAM) uwchlaw 100. Yn yr un modd, mae angen gwerthoedd cymhareb agwedd uwch ar gof fflach NAND 3D i bentyrru 256 haen neu fwy o haenau pentyrru celloedd. Hyd yn oed os bodlonir yr amodau sy'n ofynnol ar gyfer prosesau eraill, ni ellir cynhyrchu'r cynhyrchion gofynnol os yw'rproses ysgythrunid yw o safon. Dyma pam mae technoleg ysgythru yn dod yn fwyfwy pwysig.
2. Trosolwg o ysgythru plasma
Ffigur 2. Pennu nwy ffynhonnell plasma yn ôl math o ffilm
Pan ddefnyddir pibell wag, po gulaf yw diamedr y bibell, yr hawsaf yw hi i hylif fynd i mewn, sef y ffenomenon capilarïaidd fel y'i gelwir. Fodd bynnag, os yw twll (pen caeedig) i'w ddrilio yn yr ardal agored, mae mewnbwn yr hylif yn dod yn eithaf anodd. Felly, gan fod maint critigol y gylched rhwng 3um a 5um yng nghanol y 1970au, sychysgythruwedi disodli ysgythru gwlyb yn raddol fel y brif ffrwd. Hynny yw, er ei fod wedi'i ïoneiddio, mae'n haws treiddio tyllau dwfn oherwydd bod cyfaint moleciwl sengl yn llai na chyfaint moleciwl hydoddiant polymer organig.
Yn ystod ysgythru plasma, dylid addasu tu mewn y siambr brosesu a ddefnyddir ar gyfer ysgythru i gyflwr gwactod cyn chwistrellu'r nwy ffynhonnell plasma sy'n addas ar gyfer yr haen berthnasol. Wrth ysgythru ffilmiau ocsid solet, dylid defnyddio nwyon ffynhonnell cryfach sy'n seiliedig ar garbon fflworid. Ar gyfer ffilmiau silicon neu fetel cymharol wan, dylid defnyddio nwyon ffynhonnell plasma sy'n seiliedig ar glorin.
Felly, sut y dylid ysgythru'r haen giât a'r haen inswleiddio silicon deuocsid (SiO2) oddi tano?
Yn gyntaf, ar gyfer yr haen giât, dylid tynnu silicon gan ddefnyddio plasma sy'n seiliedig ar glorin (silicon + clorin) gyda detholiad ysgythru polysilicon. Ar gyfer yr haen inswleiddio gwaelod, dylid ysgythru'r ffilm silicon deuocsid mewn dau gam gan ddefnyddio nwy ffynhonnell plasma sy'n seiliedig ar garbon fflworid (silicon deuocsid + carbon tetrafflworid) gyda detholiad ac effeithiolrwydd ysgythru cryfach.
3. Proses ysgythru ïonau adweithiol (RIE neu ysgythru ffisegemegol)
Ffigur 3. Manteision ysgythru ïonau adweithiol (anisotropi a chyfradd ysgythru uchel)
Mae plasma yn cynnwys radicalau rhydd isotropig a chatïonau anisotropig, felly sut mae'n perfformio ysgythru anisotropig?
Mae ysgythru plasma sych yn cael ei berfformio'n bennaf trwy ysgythru ïonau adweithiol (RIE, Reactive Ion Etching) neu gymwysiadau sy'n seiliedig ar y dull hwn. Craidd y dull RIE yw gwanhau'r grym rhwymo rhwng moleciwlau targed yn y ffilm trwy ymosod ar yr ardal ysgythru â chatïonau anisotropig. Mae'r ardal wan yn cael ei hamsugno gan radicalau rhydd, wedi'u cyfuno â'r gronynnau sy'n ffurfio'r haen, yn cael ei drawsnewid yn nwy (cyfansoddyn anweddol) a'i ryddhau.
Er bod gan radicalau rhydd nodweddion isotropig, mae moleciwlau sy'n ffurfio'r wyneb gwaelod (y mae eu grym rhwymo yn cael ei wanhau gan ymosodiad cationau) yn cael eu dal yn haws gan radicalau rhydd a'u trosi'n gyfansoddion newydd na waliau ochr â grym rhwymo cryf. Felly, ysgythru tuag i lawr yw'r brif ffrwd. Mae'r gronynnau a ddaliwyd yn dod yn nwy gyda radicalau rhydd, sy'n cael eu dadamsugno a'u rhyddhau o'r wyneb o dan weithred gwactod.
Ar yr adeg hon, mae'r cationau a geir trwy weithred gorfforol a'r radicalau rhydd a geir trwy weithred gemegol yn cael eu cyfuno ar gyfer ysgythru ffisegol a chemegol, ac mae'r gyfradd ysgythru (Cyfradd Ysgythru, gradd yr ysgythru mewn cyfnod penodol o amser) yn cynyddu 10 gwaith o'i gymharu ag achos ysgythru cationig neu ysgythru radical rhydd yn unig. Gall y dull hwn nid yn unig gynyddu cyfradd ysgythru ysgythru anisotropig tuag i lawr, ond hefyd ddatrys problem gweddillion polymer ar ôl ysgythru. Gelwir y dull hwn yn ysgythru ïon adweithiol (RIE). Yr allwedd i lwyddiant ysgythru RIE yw dod o hyd i nwy ffynhonnell plasma sy'n addas ar gyfer ysgythru'r ffilm. Nodyn: Ysgythru RIE yw ysgythru plasma, a gellir ystyried y ddau fel yr un cysyniad.
4. Cyfradd Ysgythru a Mynegai Perfformiad Craidd
Ffigur 4. Mynegai Perfformiad Ysgythru Craidd sy'n gysylltiedig â Chyfradd Ysgythru
Mae cyfradd ysgythru yn cyfeirio at ddyfnder y ffilm y disgwylir ei chyrraedd mewn un funud. Felly beth mae'n ei olygu bod y gyfradd ysgythru yn amrywio o ran i ran ar un wafer?
Mae hyn yn golygu bod dyfnder yr ysgythriad yn amrywio o ran i ran ar y wafer. Am y rheswm hwn, mae'n bwysig iawn gosod y pwynt terfyn (EOP) lle dylai'r ysgythriad ddod i ben trwy ystyried y gyfradd ysgythru gyfartalog a'r dyfnder ysgythru. Hyd yn oed os yw'r EOP wedi'i osod, mae yna rai ardaloedd o hyd lle mae dyfnder yr ysgythriad yn ddyfnach (gor-ysgythru) neu'n fasach (tan-ysgythru) nag a gynlluniwyd yn wreiddiol. Fodd bynnag, mae tan-ysgythru yn achosi mwy o ddifrod na gor-ysgythru yn ystod ysgythru. Oherwydd yn achos tan-ysgythru, bydd y rhan sydd wedi'i than-ysgythru yn rhwystro prosesau dilynol fel mewnblannu ïonau.
Yn y cyfamser, mae detholiad (a fesurir gan gyfradd ysgythru) yn ddangosydd perfformiad allweddol o'r broses ysgythru. Mae'r safon fesur yn seiliedig ar gymharu cyfradd ysgythru'r haen masg (ffilm ffotowrthsefyll, ffilm ocsid, ffilm silicon nitrid, ac ati) a'r haen darged. Mae hyn yn golygu po uchaf yw'r detholiad, y cyflymaf y caiff yr haen darged ei hysgythru. Po uchaf yw lefel y miniatureiddio, yr uchaf yw'r gofyniad detholiad i sicrhau y gellir cyflwyno patrymau mân yn berffaith. Gan fod cyfeiriad yr ysgythru yn syth, mae detholiad ysgythru cationig yn isel, tra bod detholiad ysgythru radical yn uchel, sy'n gwella detholiad RIE.
5. Proses ysgythru
Ffigur 5. Proses ysgythru
Yn gyntaf, rhoddir y wafer mewn ffwrnais ocsideiddio gyda thymheredd a gynhelir rhwng 800 a 1000 ℃, ac yna ffurfir ffilm silicon deuocsid (SiO2) gyda phriodweddau inswleiddio uchel ar wyneb y wafer trwy ddull sych. Nesaf, ewch i'r broses dyddodiad i ffurfio haen silicon neu haen ddargludol ar y ffilm ocsid trwy ddyddodiad anwedd cemegol (CVD)/dyddodiad anwedd ffisegol (PVD). Os ffurfir haen silicon, gellir cynnal proses trylediad amhuredd i gynyddu dargludedd os oes angen. Yn ystod y broses trylediad amhuredd, ychwanegir amhureddau lluosog dro ar ôl tro yn aml.
Ar yr adeg hon, dylid cyfuno'r haen inswleiddio a'r haen polysilicon ar gyfer ysgythru. Yn gyntaf, defnyddir ffotowrthiant. Wedi hynny, rhoddir mwgwd ar y ffilm ffotowrthiant a pherfformir amlygiad gwlyb trwy drochi i argraffu'r patrwm a ddymunir (anweledig i'r llygad noeth) ar y ffilm ffotowrthiant. Pan ddatgelir amlinelliad y patrwm trwy ddatblygiad, tynnir y ffotowrthiant yn yr ardal olau-sensitif. Yna, trosglwyddir y wafer a broseswyd gan y broses ffotolithograffeg i'r broses ysgythru ar gyfer ysgythru sych.
Mae ysgythru sych yn cael ei wneud yn bennaf trwy ysgythru ïon adweithiol (RIE), lle mae ysgythru'n cael ei ailadrodd yn bennaf trwy ddisodli'r nwy ffynhonnell sy'n addas ar gyfer pob ffilm. Nod ysgythru sych ac ysgythru gwlyb yw cynyddu'r gymhareb agwedd (gwerth A/R) o ysgythru. Yn ogystal, mae angen glanhau'n rheolaidd i gael gwared ar y polymer sydd wedi cronni ar waelod y twll (y bwlch a ffurfiwyd gan ysgythru). Y pwynt pwysig yw y dylid addasu'r holl newidynnau (megis deunyddiau, nwy ffynhonnell, amser, ffurf a dilyniant) yn organig i sicrhau y gall y toddiant glanhau neu'r nwy ffynhonnell plasma lifo i lawr i waelod y ffos. Mae newid bach mewn newidyn yn gofyn am ailgyfrifo newidynnau eraill, ac mae'r broses ailgyfrifo hon yn cael ei hailadrodd nes ei bod yn bodloni pwrpas pob cam. Yn ddiweddar, mae haenau monoatomig fel haenau dyddodiad haen atomig (ALD) wedi dod yn deneuach ac yn galetach. Felly, mae technoleg ysgythru yn symud tuag at ddefnyddio tymereddau a phwysau isel. Nod y broses ysgythru yw rheoli'r dimensiwn critigol (CD) i gynhyrchu patrymau mân a sicrhau bod problemau a achosir gan y broses ysgythru yn cael eu hosgoi, yn enwedig tan-ysgythru a phroblemau sy'n gysylltiedig â chael gwared ar weddillion. Nod y ddwy erthygl uchod ar ysgythru yw rhoi dealltwriaeth i ddarllenwyr o bwrpas y broses ysgythru, y rhwystrau i gyflawni'r nodau uchod, a'r dangosyddion perfformiad a ddefnyddir i oresgyn rhwystrau o'r fath.
Amser postio: Medi-10-2024